本发明专利技术涉及电容式接近传感器和移动设备。一种接近传感器，用于基于由多个电极观测到的电容，检测在第一区域中的身体部分的接近，同时避免在第二区域中的身体部分的不需要的检测。一种对移动电话的发明专利技术的检测器的应用，当接近传感器确定与身体部分的定向的接近，指示用户已经将电话拿到耳朵处用于进行通话时，由此关断显示器或者采取各种节能措施。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于检测身体部分的接近的方法以及接近传感器。本专利技术的实施例特别地涉及比如蜂窝电话之类的便携式设备，所述便携式设备被配备有专利技术的传感器，能够检测身体部分的接近并且辨别所检测到的身体部分正从哪个方向接近。
技术介绍
经常期望检测身体部分是否处在装置的短距离处。在蜂窝电话和无线连接的移动设备（包括平板和其他类似的终端）的特定的情况下，这可以被用于当检测到用户的头部的接近时关闭背景照明，从而减少在通话期间的功率消耗。然而，避免错误检测经常也是重要的。特别是在相同或不同的身体部分从与相关的一个方向不同的方向接近装置时。在蜂窝电话中，错误检测可以归因于当操纵电话表面时手指对电话表面的接近，如果其被检测为头部的出现，则将在用户只是在与电话交互时关闭屏幕。被布置用于检测接近物体的身体的传感器是已知的，所述传感器包括基于电感、光、热以及电容的传感器。在蜂窝电话市场中，现今最常见的方法是具有优良的范围和方向性的红外光学检测。光学系统的主要缺点是其功率消耗、其部件以及其在电话中的集成的成本，以及在电话表面上实现解决方案所需的尺寸。电容式传感器具有较低的功率消耗，只需要电话表面上的小的区域或不需要区域，并且具有较低的成本。然而，它们相当的无定向，并且因此倾向于生成许多错误肯定（false positive），即来自不相关的方向的身体部分的检测。可以通过严重减小检测的范围来减少错误检测的这种风险。在WO2013/079267中描述了用于在移动通信设备中的接近感测的电容式传感器的示例，在此通过引用包括其内容。该解决方案需要具有用于触摸输入的电容式触摸敏感区域的设备，其并不总是可利用的。即便当这样的触摸显示器可利用时，其生成的信号也可能不容易访问和/或处理。在US2010026656A中描述了另一电容式传感器，其也需要触摸面板。欧洲专利申请EP2876407，以申请人的名字描述了借助于被连接到浮动可变电压参考（floating variable voltage reference）的电荷放大器读取的电容式传感器。同一文档描述了这样的传感器在触摸敏感的显示器中的使用。
技术实现思路
因此本专利技术的目标是提供一种基于电容式传感器的方法和传感器，并且所述方法和传感器具有改进的方向辨别，以便减少错误检测的风险。此外，本专利技术提出一种具有改进的检测范围的电容式接近设备。本专利技术的另一目标是提供一种方法和传感器以及相应的移动设备，所述方法和传感器可以适用于具有触摸面板的移动设备，而且也适用于缺少这样的面板的那些移动设备。另一目标是提供一种方法和传感器，其功率消耗远低于基于红外线的系统的功率消耗。根据本专利技术的方面，通过所附权利要求书的对象来实现这些目标。附图说明在经由示例给出并且通过附图图示的实施例的描述的辅助下，将更好地理解本专利技术，在附图中：图1图示了根据本专利技术的传感器的示例的剖视图。图2图示了包括根据本专利技术的接近传感器的无线电话的示例的剖视图。图3图示了包括根据本专利技术的传感器的无线电话的正视图。图4示意性地图示了提供3D接近辨别的多电极布置。图5a和5b示出了读取图4的电极的方式以及所产生的感测瓣（sense lobe）。图6图示了当将移动用户带至用户的耳朵时可以如何使用3D接近辨别来检测。图7和8图示了可以如何选择敏感瓣。图9a和9b示意性地示出了从侧面查看以及以断面查看的、将本专利技术的设备布置在移动电话中的两种可能的方式。图10-13是从正面查看的、在移动电话中的接近电极的可能的部署。图14和15示意性地示出了检测极限角的选择如何影响感测区域。具体实施方式在图1上图示了传感器的示例。其包括一个或多个内部电容式电极20、22，所述电极20、22被布置用于检测电荷，所述电荷指示在第一区域40中与物体的接近，所述物体比如例如用户的身体的一部分，所述第一区域40例如这样的区域：在其处身体部分的出现应该触发动作，所述动作诸如关闭显示器或者显示器的照明。具有横向接地壁的导电屏蔽（shield）30被布置于与中央内部电极20相邻，例如围绕内部电极20，以便减少内部电容式电极对在至少一个第二区域42中的物体的接近的敏感性，所述第二区域42可以例如包括除第一区域40以外的所有可利用的空间。该屏蔽可以具有环形形状，并且优选地可以进一步包括在内部电极之下的底部接地片31，用于防止来自背部（back）的检测。在该屏蔽的另一侧上提供至少一个第二外部电容式电极22，用于检测电荷，所述电荷指示在不同于第一区域的一个或多个第二区域中与物体的接近。在呈现的示例中，外部电极22包括在导电屏蔽31周围的环形片，所述导电屏蔽31也是环形的，使得外部电极22围绕屏蔽30，其继而围绕中央电极20。然而这不是唯一可能的部署。该外部电极具有对来自第一方向的电荷的低敏感性，所述第一方向被接地壁屏蔽，因此所述外部电极对在检测区域40中的电荷相对不敏感，同时所述外部电极对在拒绝区域42中的电荷高度响应。电子电路（未示出）从内部电极接收信号并且从外部电极接收信号，并且做出加权的比较以确定所检测的电荷是主要来自第一区域还是主要来自第二区域，或者来自两个区域。电子电路从每个单独的定向电极获得信号，并且应用对各种电极进行加权的计算以限定在期望的区域中的实际接近。典型的计算可以是位置 = CS2位置 – K * CS1位置，其中K被设置以拒绝来自由CS1观测的区域的信号。为得到更多定向控制，可以使用若干“阴性”电极并且在计算中对所述若干“阴性”电极进行单独加权。也可以使用多个接地的屏蔽。因此，不同的电极能够检测来自顶部、来自每个侧部以及来自底部的身体部分的接近。利用具体算法，电子设备将能够区分“阳性”检测与“阴性”检测（来自其他区域），并且能够生成信号，以便当在第一区域中或者仅在第一区域中检测到身体部分时例如关闭显示器或者减少显示器的照明。图2图示了蜂窝电话50的示例，所述蜂窝电话50包括这样的接近传感器。在该实施例中，外部电极22被安装在接地屏蔽30的环形部分33之下，以便减少其对在朝向电话的正面的区域中的电荷（与来自背侧的电荷相比）的敏感性。内部电极因此面朝电话的屏幕表面侧，而至少一个外部电极面朝电话的侧部和底部。图3图示了包括根据本专利技术的传感器的无线电话50的正视图。在该示例中，在移动通信设备的正面的顶部上提供内部电极20，接近于扬声器。在内部电极周围、在显示器15（在这里是LCD显示器）之上提供接地屏蔽22。外部电极可以具有在屏蔽周围、例如在显示器之上的环形形状。图1和2的电极的部署可以被一般化为接近传感器，所述接近传感器能够进行各种程度的2D或3D辨别。本专利技术的检测器可以包括多个电容式电极，用于检测在第一区域中的身体部分的接近，同时拒绝在第二区域中的身体部分的接近。电子处理电路被布置用于读取由电极中的每个观测（see）到的电容，并且判定身体部分是否存在于所述第一区域中而不在所述第二区域中。在大多数情况下，将针对每个测量轴使用一对电极，并且因此3D传感器可以包括六个独立的电极。图4图示了这样的设备的对称实现，所述设备包括根据立方体的面部署的六个电极，但是其他部署是可能的。可以根据由电极读取的电容获得正在接近的导体身体的位置的估计。例如，电极20x+将更容易地响应于在被指示为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种接近传感器，用于检测在第一区域中的身体部分的接近，同时避免在第二区域中的身体部分的不需要的检测，其包括：多个电容式电极，用于检测在相应的检测区域中的所述身体部分；电子电路，其从所述电容式电极接收信号，所述电子电路被布置用于当所述身体部分处在所述第一区域中并且不在所述第二区域中时，基于由所述电容式电极观测到的电容，产生定向的接近检测信号。
【技术特征摘要】
2014.08.19 US 62/0392401.一种接近传感器，用于检测在第一区域中的身体部分的接近，同时避免在第二区域中的身体部分的不需要的检测，其包括：多个电容式电极，用于检测在相应的检测区域中的所述身体部分；电子电路，其从所述电容式电极接收信号，所述电子电路被布置用于当所述身体部分处在所述第一区域中并且不在所述第二区域中时，基于由所述电容式电极观测到的电容，产生定向的接近检测信号。2.如权利要求1所述的接近传感器，其中所述多个电容式电极包括：内部电容式电极，用于检测在所述第一区域中的所述身体部分；外部电容式电极，用于检测在所述第二区域中的所述身体部分；导电屏蔽，用于限制内部电极对在所述第二区域中的身体部分的敏感性并且用于限制外部电极对在所述第一区域中的身体部分的敏感性，以及电子电路，被布置用于在身体部分处在所述第一区域中时而不是在身体部分处在所述第二区域中时产生检测信号。3.如权利要求2所述的装置，所述屏蔽包括在所述内部...
【专利技术属性】
技术研发人员：C劳艾斯斯亚，S格里索特，
申请(专利权)人：商升特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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